ಘನವಸ್ತುವಿನ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರ. ಆದರ್ಶ ಅನಿಲ. ಆದರ್ಶ ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಯ ನಿಯತಾಂಕಗಳು. ಗ್ಯಾಸ್ ಕಾನೂನುಗಳು ಮತ್ತು ICT ಯ ಮೂಲಭೂತ ಅಂಶಗಳು

ಅಣುಗಳು ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ಸಾಮಾನ್ಯ ಅಣುಗಳನ್ನು ಅತ್ಯಂತ ಶಕ್ತಿಯುತವಾದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದಿಂದ ಸಹ ನೋಡಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ - ಆದರೆ ಅಣುಗಳ ಕೆಲವು ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಸಾಕಷ್ಟು ನಿಖರವಾಗಿ (ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ) ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಬಹುದು, ಮತ್ತು ಕೆಲವನ್ನು ಕೇವಲ ಸ್ಥೂಲವಾಗಿ ಅಂದಾಜು ಮಾಡಬಹುದು (ಆಯಾಮಗಳು, ವೇಗ), ಮತ್ತು ಅದು ಕೂಡ. "ಗಾತ್ರ" ಅಣುಗಳು" ಮತ್ತು ನಾವು ಯಾವ ರೀತಿಯ "ಅಣುವಿನ ವೇಗ" ದ ಬಗ್ಗೆ ಮಾತನಾಡುತ್ತಿದ್ದೇವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದು ಒಳ್ಳೆಯದು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಅಣುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು "ಒಂದು ಮೋಲ್ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ" / "ಮೋಲ್ನಲ್ಲಿರುವ ಅಣುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ" ಎಂದು ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನೀರಿನ ಅಣುವಿಗೆ m = 0.018/6·1023 = 3 · 10-26 kg (ನೀವು ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾಗಿ ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಬಹುದು - ಅವೊಗಾಡ್ರೊ ಸಂಖ್ಯೆಯು ಉತ್ತಮ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ ಮತ್ತು ಯಾವುದೇ ಅಣುವಿನ ಮೋಲಾರ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದು ಸುಲಭ).
ಅಣುವಿನ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡುವುದು ಅದರ ಗಾತ್ರ ಯಾವುದು ಎಂಬ ಪ್ರಶ್ನೆಯೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ. ಅವಳು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಪಾಲಿಶ್ ಮಾಡಿದ ಘನವಾಗಿದ್ದರೆ ಮಾತ್ರ! ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇದು ಘನ ಅಥವಾ ಚೆಂಡು ಅಲ್ಲ, ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಇದು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾದ ಗಡಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲ. ಅಂತಹ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಏನು ಮಾಡಬೇಕು? ದೂರದಿಂದ ಪ್ರಾರಂಭಿಸೋಣ. ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಚಿತ ವಸ್ತುವಿನ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡೋಣ - ಶಾಲಾ ಮಗು. ನಾವೆಲ್ಲರೂ ಶಾಲಾ ಮಕ್ಕಳನ್ನು ನೋಡಿದ್ದೇವೆ, ಸರಾಸರಿ ಶಾಲಾ ಮಗುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು 60 ಕೆಜಿ ಎಂದು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳೋಣ (ಮತ್ತು ಈ ಆಯ್ಕೆಯು ಫಲಿತಾಂಶದ ಮೇಲೆ ಗಮನಾರ್ಹ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆಯೇ ಎಂದು ನಾವು ನೋಡುತ್ತೇವೆ), ಶಾಲಾ ಮಕ್ಕಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಸರಿಸುಮಾರು ನೀರಿನಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ (ನೆನಪಿಡಿ ನೀವು ಗಾಳಿಯ ಆಳವಾದ ಉಸಿರನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಂಡರೆ ಮತ್ತು ಅದರ ನಂತರ ನೀವು ನೀರಿನಲ್ಲಿ "ಸ್ಥಗಿತಗೊಳಿಸಬಹುದು", ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮುಳುಗಿಸಬಹುದು, ಮತ್ತು ನೀವು ಉಸಿರಾಡಿದರೆ, ನೀವು ತಕ್ಷಣ ಮುಳುಗಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತೀರಿ). ಈಗ ನೀವು ಶಾಲಾ ಮಗುವಿನ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬಹುದು: V = 60/1000 = 0.06 ಘನ ಮೀಟರ್. ಮೀಟರ್. ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿಯು ಘನದ ಆಕಾರವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದಾನೆ ಎಂದು ನಾವು ಈಗ ಊಹಿಸಿದರೆ, ಅದರ ಗಾತ್ರವು ಪರಿಮಾಣದ ಘನ ಮೂಲವಾಗಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ. ಸರಿಸುಮಾರು 0.4 ಮೀ. ಗಾತ್ರವು ಹೇಗೆ ಹೊರಹೊಮ್ಮಿತು - ಎತ್ತರಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ("ಎತ್ತರ" ಗಾತ್ರ), ದಪ್ಪಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ("ಆಳ" ಗಾತ್ರ). ಶಾಲಾ ಮಗುವಿನ ದೇಹದ ಆಕಾರದ ಬಗ್ಗೆ ನಮಗೆ ಏನೂ ತಿಳಿದಿಲ್ಲದಿದ್ದರೆ, ಈ ಉತ್ತರಕ್ಕಿಂತ ಉತ್ತಮವಾದದ್ದನ್ನು ನಾವು ಕಾಣುವುದಿಲ್ಲ (ಘನದ ಬದಲಿಗೆ ನಾವು ಚೆಂಡನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಬಹುದು, ಆದರೆ ಉತ್ತರವು ಸರಿಸುಮಾರು ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವ್ಯಾಸವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಚೆಂಡಿನ ಒಂದು ಘನದ ಅಂಚಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಕಷ್ಟ). ಆದರೆ ನಾವು ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಛಾಯಾಚಿತ್ರಗಳ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯಿಂದ), ನಂತರ ಉತ್ತರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಸಮಂಜಸವಾಗಿ ಮಾಡಬಹುದು. ಶಾಲಾ ಮಗುವಿನ "ಅಗಲ" ಅವನ ಎತ್ತರಕ್ಕಿಂತ ಸರಾಸರಿ ನಾಲ್ಕು ಪಟ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಅವನ "ಆಳ" ಮೂರು ಪಟ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ತಿಳಿಯೋಣ. ನಂತರ Н*Н/4*Н/12 = V, ಆದ್ದರಿಂದ Н = 1.5 ಮೀ (ಅಂತಹ ಕಳಪೆ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾದ ಮೌಲ್ಯದ ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾದ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರವನ್ನು ಮಾಡುವಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಅರ್ಥವಿಲ್ಲ; ಅಂತಹ "ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ" ದಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾಲ್ಕುಲೇಟರ್ನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿದೆ ಸರಳವಾಗಿ ಅನಕ್ಷರಸ್ಥ!). ನಾವು ಶಾಲಾ ಮಗುವಿನ ಎತ್ತರದ ಸಂಪೂರ್ಣ ಸಮಂಜಸವಾದ ಅಂದಾಜನ್ನು ಸ್ವೀಕರಿಸಿದ್ದೇವೆ; ನಾವು ಸುಮಾರು 100 ಕೆಜಿ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಂಡರೆ (ಮತ್ತು ಅಂತಹ ಶಾಲಾ ಮಕ್ಕಳಿದ್ದಾರೆ!), ನಾವು ಸರಿಸುಮಾರು 1.7 - 1.8 ಮೀ ಪಡೆಯುತ್ತೇವೆ - ಸಹ ಸಾಕಷ್ಟು ಸಮಂಜಸವಾಗಿದೆ.
ನಾವೀಗ ನೀರಿನ ಅಣುವಿನ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡೋಣ. "ದ್ರವ ನೀರಿನಲ್ಲಿ" ಪ್ರತಿ ಅಣುವಿನ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯೋಣ - ಅದರಲ್ಲಿ ಅಣುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ದಟ್ಟವಾಗಿ ಪ್ಯಾಕ್ ಆಗಿರುತ್ತವೆ (ಘನ, "ಐಸ್" ಸ್ಥಿತಿಗಿಂತ ಪರಸ್ಪರ ಹತ್ತಿರ ಒತ್ತಲಾಗುತ್ತದೆ). ಒಂದು ಮೋಲ್ ನೀರಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ 18 ಗ್ರಾಂ ಮತ್ತು 18 ಘನ ಮೀಟರ್ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಸೆಂಟಿಮೀಟರ್. ನಂತರ ಪ್ರತಿ ಅಣುವಿನ ಪರಿಮಾಣವು V= 18·10-6/6·1023 = 3·10-29 m3 ಆಗಿದೆ. ನೀರಿನ ಅಣುವಿನ ಆಕಾರದ ಬಗ್ಗೆ ನಮಗೆ ಮಾಹಿತಿ ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ (ಅಥವಾ ಅಣುಗಳ ಸಂಕೀರ್ಣ ಆಕಾರವನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲು ನಾವು ಬಯಸದಿದ್ದರೆ), ಅದನ್ನು ಘನವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸುವುದು ಮತ್ತು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಂಡಂತೆ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದು ಸುಲಭವಾದ ಮಾರ್ಗವಾಗಿದೆ. ಒಂದು ಘನ ಶಾಲಾ ಮಗುವಿನ ಗಾತ್ರ: d= (V)1/3 = 3·10-10 m. ಅಷ್ಟೆ! ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದ ಫಲಿತಾಂಶದ ಮೇಲೆ ಸಾಕಷ್ಟು ಸಂಕೀರ್ಣವಾದ ಅಣುಗಳ ಆಕಾರದ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ನೀವು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಬಹುದು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಈ ರೀತಿ: ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಅಣುಗಳ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಿ, ಅಣುಗಳನ್ನು ಘನಗಳಾಗಿ ಎಣಿಕೆ ಮಾಡಿ - ತದನಂತರ ಅದರ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ನೋಡುವ ಮೂಲಕ ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ನಡೆಸುವುದು ನೀರಿನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಗ್ಯಾಸೋಲಿನ್ ಡ್ರಾಪ್ನಿಂದ ಸ್ಪಾಟ್. ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು "ದ್ರವ ಮೇಲ್ಮೈ ಒಂದು ಅಣುವಿನ ದಪ್ಪ" ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಿ ಮತ್ತು ಡ್ರಾಪ್ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ, ನಾವು ಈ ಎರಡು ವಿಧಾನಗಳಿಂದ ಪಡೆದ ಗಾತ್ರಗಳನ್ನು ಹೋಲಿಸಬಹುದು. ಫಲಿತಾಂಶವು ತುಂಬಾ ಬೋಧಪ್ರದವಾಗಿರುತ್ತದೆ!
ಬಳಸಿದ ಕಲ್ಪನೆಯು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ವಿಭಿನ್ನ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಕ್ಕೆ ಸಹ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ರಕರಣಕ್ಕೆ ಅಪರೂಪದ ಅನಿಲದ ನೆರೆಯ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಸರಾಸರಿ ಅಂತರವನ್ನು ನಾವು ಅಂದಾಜು ಮಾಡೋಣ - 1 ಎಟಿಎಮ್ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು 300 ಕೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸಾರಜನಕ. ಇದನ್ನು ಮಾಡಲು, ಈ ಅನಿಲದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ಅಣುವಿನ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯೋಣ, ಮತ್ತು ನಂತರ ಎಲ್ಲವೂ ಸರಳವಾಗಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಈ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಸಾರಜನಕದ ಮೋಲ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳೋಣ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಸೂಚಿಸಲಾದ ಭಾಗದ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯೋಣ, ತದನಂತರ ಈ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಅಣುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯಿಂದ ಭಾಗಿಸಿ: V= R·T/P·NA= 8.3·300/105· 6·1023 = 4·10 -26 ಮೀ3. ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ದಟ್ಟವಾಗಿ ಪ್ಯಾಕ್ ಮಾಡಿದ ಘನ ಕೋಶಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ಅಣು "ಸರಾಸರಿ" ಅದರ ಕೋಶದ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ಕುಳಿತುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಊಹಿಸೋಣ. ನಂತರ ನೆರೆಯ (ಹತ್ತಿರದ) ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಸರಾಸರಿ ಅಂತರವು ಘನ ಕೋಶದ ಅಂಚಿಗೆ ಸಮನಾಗಿರುತ್ತದೆ: d = (V) 1/3 = 3·10-9 m. ಅನಿಲವು ಅಪರೂಪವಾಗಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ - ಅಂತಹ ಸಂಬಂಧದೊಂದಿಗೆ ಅಣುವಿನ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು "ನೆರೆಹೊರೆಯವರ" ನಡುವಿನ ಅಂತರದ ನಡುವೆ ಅಣುಗಳು ಸ್ವತಃ ಹಡಗಿನ ಪರಿಮಾಣದ ಸಣ್ಣ - ಸರಿಸುಮಾರು 1/1000 ಭಾಗವನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರವನ್ನು ಸರಿಸುಮಾರು ನಡೆಸಿದ್ದೇವೆ - "ನೆರೆಯ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಸರಾಸರಿ ಅಂತರ" ದಂತಹ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾದ ಪ್ರಮಾಣಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾಗಿ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವುದರಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಅರ್ಥವಿಲ್ಲ.

ಗ್ಯಾಸ್ ಕಾನೂನುಗಳು ಮತ್ತು ICT ಯ ಮೂಲಭೂತ ಅಂಶಗಳು.

ಅನಿಲವು ಸಾಕಷ್ಟು ಅಪರೂಪವಾಗಿದ್ದರೆ (ಮತ್ತು ಇದು ಸಾಮಾನ್ಯ ವಿಷಯವಾಗಿದೆ; ನಾವು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಅಪರೂಪದ ಅನಿಲಗಳೊಂದಿಗೆ ವ್ಯವಹರಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ), ನಂತರ ಯಾವುದೇ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರವನ್ನು ಪಿ, ವಾಲ್ಯೂಮ್ ವಿ, ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನ ಟಿ ಅನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸುವ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ - ಇದು ಪ್ರಸಿದ್ಧವಾದ "ಆದರ್ಶ ಅನಿಲದ ಸಮೀಕರಣ ಸ್ಥಿತಿ" P·V= ν·R·T. ಉಳಿದವುಗಳನ್ನು ನೀಡಿದರೆ ಈ ಪ್ರಮಾಣಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ಹೇಗೆ ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದು ತುಂಬಾ ಸರಳ ಮತ್ತು ಅರ್ಥವಾಗುವಂತಹದ್ದಾಗಿದೆ. ಆದರೆ ಪ್ರಶ್ನೆಯು ಇತರ ಕೆಲವು ಪ್ರಮಾಣದ ಬಗ್ಗೆ ಇರುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸಬಹುದು - ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಅನಿಲದ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಬಗ್ಗೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಕಾರ್ಯ: 300 ಕೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು 0.2 ಎಟಿಎಂ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಸಾರಜನಕದ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಿರಿ. ಅದನ್ನು ಪರಿಹರಿಸೋಣ. ಸ್ಥಿತಿಯ ಮೂಲಕ ನಿರ್ಣಯಿಸುವುದು, ಅನಿಲವು ಸಾಕಷ್ಟು ಅಪರೂಪವಾಗಿದೆ (80% ಸಾರಜನಕವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಮತ್ತು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯನ್ನು ಅಪರೂಪವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು, ನಾವು ಅದನ್ನು ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಉಸಿರಾಡುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ಸುಲಭವಾಗಿ ಅದರ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತೇವೆ), ಮತ್ತು ಇದು ಹಾಗಲ್ಲದಿದ್ದರೆ, ನಾವು ಹೊಂದಿಲ್ಲ ಯಾವುದೇ ಇತರ ಸೂತ್ರಗಳಿಲ್ಲ - ನಾವು ಈ ನೆಚ್ಚಿನದನ್ನು ಬಳಸುತ್ತೇವೆ. ಸ್ಥಿತಿಯು ಅನಿಲದ ಯಾವುದೇ ಭಾಗದ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ನಿರ್ದಿಷ್ಟಪಡಿಸುವುದಿಲ್ಲ; ನಾವು ಅದನ್ನು ನಾವೇ ನಿರ್ದಿಷ್ಟಪಡಿಸುತ್ತೇವೆ. ನಾವು 1 ಘನ ಮೀಟರ್ ಸಾರಜನಕವನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳೋಣ ಮತ್ತು ಈ ಪರಿಮಾಣದಲ್ಲಿ ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯೋಣ. ನೈಟ್ರೋಜನ್ M = 0.028 kg/mol ನ ಮೋಲಾರ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ, ಈ ಭಾಗದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಳ್ಳುತ್ತೇವೆ - ಮತ್ತು ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣ ν= P·V/R·T, ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ m = ν·М = М·P·V/R·T, ಆದ್ದರಿಂದ ಸಾಂದ್ರತೆ ρ= m/V = М·P/R·T = 0.028·20000/ (8.3·300) ≈ 0.2 ಕೆಜಿ/ಮೀ3. ನಾವು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಿದ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಉತ್ತರದಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ; ನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆಗಾಗಿ ನಾವು ಅದನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ - ಈ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ತರ್ಕಿಸುವುದು ಸುಲಭ, ಏಕೆಂದರೆ ಪರಿಮಾಣವು ಯಾವುದಾದರೂ ಆಗಿರಬಹುದು ಎಂದು ನೀವು ತಕ್ಷಣವೇ ತಿಳಿದಿರುವುದಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಹೇಗಾದರೂ, "ವಾಲ್ಯೂಮ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ, ಐದು ಪಟ್ಟು ದೊಡ್ಡದಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ನಾವು ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಐದು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತೇವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ, ನಾವು ಯಾವ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಂಡರೂ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ" ಎಂದು ನೀವು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಬಹುದು. ನಿಮ್ಮ ಮೆಚ್ಚಿನ ಸೂತ್ರವನ್ನು ನೀವು ಸರಳವಾಗಿ ಪುನಃ ಬರೆಯಬಹುದು, ಅದರಲ್ಲಿ ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣ ಮತ್ತು ಅದರ ಮೋಲಾರ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಮೂಲಕ ಅನಿಲದ ಅಭಿವ್ಯಕ್ತಿಯನ್ನು ಬದಲಿಸಬಹುದು: ν = m/M, ನಂತರ ಅನುಪಾತ m/V = M P/R T ಅನ್ನು ತಕ್ಷಣವೇ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. , ಮತ್ತು ಇದು ಸಾಂದ್ರತೆ. ಅನಿಲದ ಮೋಲ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲು ಮತ್ತು ಅದು ಆಕ್ರಮಿಸುವ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು, ಅದರ ನಂತರ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ತಕ್ಷಣವೇ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಮೋಲ್ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ತಿಳಿದಿದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಸಮಸ್ಯೆಯು ಸರಳವಾಗಿದೆ, ಅದನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಹೆಚ್ಚು ಸಮಾನ ಮತ್ತು ಸುಂದರ ಮಾರ್ಗಗಳು ...
ಪ್ರಶ್ನೆಯು ಅನಿರೀಕ್ಷಿತವಾಗಿ ಕಾಣಿಸಬಹುದಾದ ಮತ್ತೊಂದು ಸಮಸ್ಯೆ ಇಲ್ಲಿದೆ: 20 ಮೀ ಎತ್ತರದಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ನೆಲದ ಮಟ್ಟದಿಂದ 50 ಮೀಟರ್ ಎತ್ತರದಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಿರಿ. ತಾಪಮಾನ 00C, ಒತ್ತಡ 1 ಎಟಿಎಮ್. ಪರಿಹಾರ: ಈ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ನಾವು ಗಾಳಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ρ ಕಂಡುಕೊಂಡರೆ, ಒತ್ತಡದ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ∆P = ρ·g·∆H. ಹಿಂದಿನ ಸಮಸ್ಯೆಯಂತೆಯೇ ನಾವು ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಕಂಡುಕೊಳ್ಳುತ್ತೇವೆ, ಗಾಳಿಯು ಅನಿಲಗಳ ಮಿಶ್ರಣವಾಗಿದೆ ಎಂಬುದು ಕೇವಲ ತೊಂದರೆಯಾಗಿದೆ. ಇದು 80% ಸಾರಜನಕ ಮತ್ತು 20% ಆಮ್ಲಜನಕವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಿ, ಮಿಶ್ರಣದ ಮೋಲ್ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಳ್ಳುತ್ತೇವೆ: m = 0.8 0.028 + 0.2 0.032 ≈ 0.029 ಕೆಜಿ. ಈ ಮೋಲ್ ಆಕ್ರಮಿಸಿಕೊಂಡಿರುವ ಪರಿಮಾಣವು V= R·T/P ಆಗಿದೆ ಮತ್ತು ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಈ ಎರಡು ಪ್ರಮಾಣಗಳ ಅನುಪಾತವಾಗಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ. ನಂತರ ಎಲ್ಲವೂ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿದೆ, ಉತ್ತರವು ಸರಿಸುಮಾರು 35 Pa ಆಗಿರುತ್ತದೆ.
ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವಾಗ ಅನಿಲ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಸಹ ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪರಿಮಾಣದ ಬಲೂನ್‌ನ ಎತ್ತುವ ಬಲ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಮಯದವರೆಗೆ ನೀರಿನ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಉಸಿರಾಡಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಸ್ಕೂಬಾ ಸಿಲಿಂಡರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವಾಗ, ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವಾಗ ಮರುಭೂಮಿಯ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಇತರ ಹಲವು ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ರಮಾಣದ ಪಾದರಸದ ಆವಿಯನ್ನು ಸಾಗಿಸಲು ಕತ್ತೆಗಳು ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆ.
ಆದರೆ ಕಾರ್ಯವು ಹೆಚ್ಚು ಜಟಿಲವಾಗಿದೆ: ವಿದ್ಯುತ್ ಕೆಟಲ್ ಮೇಜಿನ ಮೇಲೆ ಗದ್ದಲದಿಂದ ಕುದಿಯುತ್ತಿದೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಕೆ 1000 W, ದಕ್ಷತೆ. ಹೀಟರ್ 75% (ಉಳಿದವು ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಜಾಗಕ್ಕೆ "ಹೋಗುತ್ತದೆ"). ಸ್ಪೌಟ್‌ನಿಂದ ಉಗಿ ಹಾರಿಹೋಗುತ್ತದೆ - "ಸ್ಪೌಟ್" ನ ಪ್ರದೇಶವು 1 ಸೆಂ 2. ಈ ಜೆಟ್‌ನಲ್ಲಿನ ಅನಿಲದ ವೇಗವನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡಿ. ಕೋಷ್ಟಕಗಳಿಂದ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಎಲ್ಲಾ ಡೇಟಾವನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಿ.
ಪರಿಹಾರ. ಕೆಟಲ್‌ನಲ್ಲಿನ ನೀರಿನ ಮೇಲೆ ಸ್ಯಾಚುರೇಟೆಡ್ ಉಗಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸೋಣ, ನಂತರ ಸ್ಯಾಚುರೇಟೆಡ್ ನೀರಿನ ಆವಿಯ ಹರಿವು +1000C ನಲ್ಲಿ ಸ್ಪೌಟ್‌ನಿಂದ ಹಾರಿಹೋಗುತ್ತದೆ. ಅಂತಹ ಉಗಿ ಒತ್ತಡವು 1 ಎಟಿಎಮ್ ಆಗಿದೆ, ಅದರ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದು ಸುಲಭ. ಆವಿಯಾಗುವಿಕೆಗೆ ಬಳಸಲಾಗುವ ಶಕ್ತಿ Р= 0.75·Р0 = 750 W ಮತ್ತು ಆವಿಯಾಗುವಿಕೆಯ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಶಾಖ (ಆವಿಯಾಗುವಿಕೆ) r = 2300 kJ/kg, ನಾವು τ: m= 0.75Р0·τ/r ಸಮಯದಲ್ಲಿ ರೂಪುಗೊಂಡ ಉಗಿ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಕಂಡುಕೊಳ್ಳುತ್ತೇವೆ. . ನಾವು ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ತಿಳಿದಿದ್ದೇವೆ, ನಂತರ ಈ ಪ್ರಮಾಣದ ಉಗಿ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದು ಸುಲಭ. ಉಳಿದವು ಈಗಾಗಲೇ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿದೆ - ಈ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು 1 cm2 ಅಡ್ಡ-ವಿಭಾಗದ ವಿಸ್ತೀರ್ಣದೊಂದಿಗೆ ಕಾಲಮ್ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಕಲ್ಪಿಸಿಕೊಳ್ಳಿ, ಈ ಕಾಲಮ್ನ ಉದ್ದವನ್ನು τ ನಿಂದ ಭಾಗಿಸಿ ನಮಗೆ ನಿರ್ಗಮನದ ವೇಗವನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ (ಈ ಉದ್ದವು ಒಂದು ಸೆಕೆಂಡಿನಲ್ಲಿ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ) ಆದ್ದರಿಂದ, ಕೆಟಲ್‌ನ ಸ್ಪೌಟ್‌ನಿಂದ ಹೊರಡುವ ಜೆಟ್‌ನ ವೇಗವು V = m/(ρ S τ) = 0.75 P0 τ/(r ρ S τ) = 0.75 P0 R T/(r P M ·S) = 750·8.3· 373/(2.3·106·1·105·0.018·1·10-4) ≈ 5 ಮೀ/ಸೆ.
(ಸಿ) ಜಿಲ್ಬರ್ಮನ್ A.R.

ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ಅಣುಗಳ ಕೇಂದ್ರಗಳನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸುವ ನೇರ ರೇಖೆಯಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಉಂಟಾಗುವ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಕ್ಷೇಪಣವು ಹೇಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ನಾವು ಪರಿಗಣಿಸೋಣ. ಅಣುಗಳು ಅವುಗಳ ಗಾತ್ರಕ್ಕಿಂತ ಹಲವಾರು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ದೂರದಲ್ಲಿದ್ದರೆ, ಅವುಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಯಾವುದೇ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವುದಿಲ್ಲ. ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಶಕ್ತಿಗಳು ಅಲ್ಪ-ಶ್ರೇಣಿಯದ್ದಾಗಿರುತ್ತವೆ.

2-3 ಆಣ್ವಿಕ ವ್ಯಾಸವನ್ನು ಮೀರಿದ ದೂರದಲ್ಲಿ, ವಿಕರ್ಷಣ ಬಲವು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಶೂನ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲ ಮಾತ್ರ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿದೆ. ದೂರವು ಕಡಿಮೆಯಾದಂತೆ, ಆಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಿಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲವು ಪರಿಣಾಮ ಬೀರಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ. ಅಣುಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಶೆಲ್‌ಗಳು ಅತಿಕ್ರಮಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದಾಗ ಈ ಬಲವು ಬೇಗನೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 2.10 ಸಚಿತ್ರವಾಗಿ ಪ್ರೊಜೆಕ್ಷನ್ ಅವಲಂಬನೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಎಫ್ ಆರ್ ಅವುಗಳ ಕೇಂದ್ರಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರದ ಮೇಲೆ ಅಣುಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಶಕ್ತಿಗಳು. ದೂರದಲ್ಲಿ ಆರ್ 0, ಆಣ್ವಿಕ ತ್ರಿಜ್ಯಗಳ ಮೊತ್ತಕ್ಕೆ ಸರಿಸುಮಾರು ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಎಫ್ ಆರ್ = 0 , ಏಕೆಂದರೆ ಆಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲವು ವಿಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ನಲ್ಲಿ ಆರ್ > ಆರ್ 0 ಅಣುಗಳ ನಡುವೆ ಆಕರ್ಷಕ ಬಲವಿದೆ. ಬಲ ಅಣುವಿನ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಬಲದ ಪ್ರಕ್ಷೇಪಣವು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ನಲ್ಲಿ ಆರ್ < ಆರ್ 0 ಧನಾತ್ಮಕ ಪ್ರೊಜೆಕ್ಷನ್ ಮೌಲ್ಯದೊಂದಿಗೆ ವಿಕರ್ಷಣ ಶಕ್ತಿ ಇದೆ ಎಫ್ ಆರ್ .

ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ಶಕ್ತಿಗಳ ಮೂಲ

ಅವುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರದ ಮೇಲೆ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಶಕ್ತಿಗಳ ಅವಲಂಬನೆಯು ದೇಹಗಳ ಸಂಕೋಚನ ಮತ್ತು ವಿಸ್ತರಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ಬಲದ ನೋಟವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ನೀವು ಅಣುಗಳನ್ನು r0 ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ದೂರಕ್ಕೆ ತರಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿದರೆ, ನಂತರ ಬಲವು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ ಅದು ವಿಧಾನವನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಅಣುಗಳು ಪರಸ್ಪರ ದೂರ ಹೋದಾಗ, ಆಕರ್ಷಕ ಶಕ್ತಿಯು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಬಾಹ್ಯ ಪ್ರಭಾವದ ನಿಲುಗಡೆಯ ನಂತರ ಅಣುಗಳನ್ನು ಅವುಗಳ ಮೂಲ ಸ್ಥಾನಗಳಿಗೆ ಹಿಂದಿರುಗಿಸುತ್ತದೆ.

ಸಮತೋಲನ ಸ್ಥಾನಗಳಿಂದ ಅಣುಗಳ ಸಣ್ಣ ಸ್ಥಳಾಂತರದೊಂದಿಗೆ, ಆಕರ್ಷಣೆ ಅಥವಾ ವಿಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲಗಳು ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಸ್ಥಳಾಂತರದೊಂದಿಗೆ ರೇಖೀಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಸಣ್ಣ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ, ವಕ್ರರೇಖೆಯನ್ನು ನೇರವಾದ ವಿಭಾಗವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು (ಚಿತ್ರ 2.10 ರಲ್ಲಿ ವಕ್ರರೇಖೆಯ ದಪ್ಪನಾದ ವಿಭಾಗ). ಅದಕ್ಕಾಗಿಯೇ, ಸಣ್ಣ ವಿರೂಪಗಳಲ್ಲಿ, ಹುಕ್ನ ಕಾನೂನು ಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ, ಅದರ ಪ್ರಕಾರ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ಬಲವು ವಿರೂಪಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ದೊಡ್ಡ ಆಣ್ವಿಕ ಸ್ಥಳಾಂತರಗಳಲ್ಲಿ, ಹುಕ್‌ನ ಕಾನೂನು ಇನ್ನು ಮುಂದೆ ಮಾನ್ಯವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ.

ದೇಹವು ವಿರೂಪಗೊಂಡಾಗ ಎಲ್ಲಾ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು ಬದಲಾಗುವುದರಿಂದ, ಅಣುಗಳ ನೆರೆಯ ಪದರಗಳು ಒಟ್ಟು ವಿರೂಪತೆಯ ಅತ್ಯಲ್ಪ ಭಾಗವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಹುಕ್‌ನ ನಿಯಮವು ಅಣುಗಳ ಗಾತ್ರಕ್ಕಿಂತ ಲಕ್ಷಾಂತರ ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿರೂಪಗಳಲ್ಲಿ ತೃಪ್ತವಾಗಿದೆ.

ಪರಮಾಣು ಬಲ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕ

ಪರಮಾಣು ಬಲ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದ (AFM) ಸಾಧನವು ಕಡಿಮೆ ಅಂತರದಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ವಿಕರ್ಷಣ ಶಕ್ತಿಗಳ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ. ಈ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕವು ಸುರಂಗ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದಂತಲ್ಲದೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ನಡೆಸದ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ನಿಮಗೆ ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ. ಟಂಗ್‌ಸ್ಟನ್ ತುದಿಗೆ ಬದಲಾಗಿ, AFM ವಜ್ರದ ಸಣ್ಣ ತುಣುಕನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಪರಮಾಣು ಗಾತ್ರಕ್ಕೆ ಹರಿತಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ತುಣುಕನ್ನು ತೆಳುವಾದ ಲೋಹದ ಹೋಲ್ಡರ್ನಲ್ಲಿ ನಿವಾರಿಸಲಾಗಿದೆ. ತುದಿಯು ಅಧ್ಯಯನದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಸಮೀಪಿಸುತ್ತಿದ್ದಂತೆ, ವಜ್ರ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಪರಮಾಣುಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೋಡಗಳು ಅತಿಕ್ರಮಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವಿಕರ್ಷಣ ಶಕ್ತಿಗಳು ಉದ್ಭವಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಶಕ್ತಿಗಳು ವಜ್ರದ ತುದಿಯ ತುದಿಯನ್ನು ತಿರುಗಿಸುತ್ತವೆ. ಹೋಲ್ಡರ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಳವಡಿಸಲಾಗಿರುವ ಕನ್ನಡಿಯಿಂದ ಪ್ರತಿಫಲಿಸುವ ಲೇಸರ್ ಕಿರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ವಿಚಲನವನ್ನು ದಾಖಲಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿಫಲಿತ ಕಿರಣವು ಪೀಜೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಮ್ಯಾನಿಪ್ಯುಲೇಟರ್ ಅನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಸುರಂಗ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದ ಮ್ಯಾನಿಪ್ಯುಲೇಟರ್ ಅನ್ನು ಹೋಲುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವು ಮೇಲ್ಮೈ ಮೇಲಿರುವ ವಜ್ರದ ಸೂಜಿಯ ಎತ್ತರವು ಹೋಲ್ಡರ್ ಪ್ಲೇಟ್ನ ಬೆಂಡ್ ಬದಲಾಗದೆ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 2.11 ರಲ್ಲಿ ನೀವು ಅಮೈನೊ ಆಸಿಡ್ ಅಲನೈನ್‌ನ ಪಾಲಿಮರ್ ಸರಪಳಿಗಳ AFM ಚಿತ್ರವನ್ನು ನೋಡುತ್ತೀರಿ. ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಟ್ಯೂಬರ್ಕಲ್ ಒಂದು ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲದ ಅಣುವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.

ಪ್ರಸ್ತುತ, ಪರಮಾಣು ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕಗಳನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸಲಾಗಿದೆ, ಅದರ ವಿನ್ಯಾಸವು ಪರಮಾಣುವಿನ ಗಾತ್ರಕ್ಕಿಂತ ಹಲವಾರು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿನ ದೂರದಲ್ಲಿ ಆಕರ್ಷಣೆಯ ಆಣ್ವಿಕ ಶಕ್ತಿಗಳ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ. ಈ ಶಕ್ತಿಗಳು AFM ನಲ್ಲಿನ ವಿಕರ್ಷಣ ಶಕ್ತಿಗಳಿಗಿಂತ ಸರಿಸುಮಾರು 1000 ಪಟ್ಟು ಕಡಿಮೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಬಲಗಳನ್ನು ದಾಖಲಿಸಲು ಹೆಚ್ಚು ಸಂಕೀರ್ಣವಾದ ಸಂವೇದನಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಅಣುಗಳು ವಿದ್ಯುದಾವೇಶದ ಕಣಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಕಡಿಮೆ ಅಂತರದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಗಳ ಕ್ರಿಯೆಯಿಂದಾಗಿ, ಅಣುಗಳು ಆಕರ್ಷಿತವಾಗುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಪರಮಾಣುಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚಿಪ್ಪುಗಳು ಅತಿಕ್ರಮಿಸಿದಾಗ ಹಿಮ್ಮೆಟ್ಟಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತವೆ.

ಆಣ್ವಿಕ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾದ ಸರಳವಾದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಉದಾಹರಣೆಯಾಗಿದೆ ಅನಿಲ. ಸಂಖ್ಯಾಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ವಿಧಾನದ ಪ್ರಕಾರ, ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಸ್ಥಿರವಾದ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿರುವ ಅತಿ ದೊಡ್ಡ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಕಣಗಳನ್ನು (10 26 ಮೀ -3 ವರೆಗೆ) ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಾಗಿ ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆಣ್ವಿಕ ಚಲನ ಸಿದ್ಧಾಂತದಲ್ಲಿ ಅವರು ಬಳಸುತ್ತಾರೆ ಆದರ್ಶ ಅನಿಲ ಮಾದರಿ, ಅದರ ಪ್ರಕಾರ ಇದನ್ನು ನಂಬಲಾಗಿದೆ:

1) ಧಾರಕದ ಪರಿಮಾಣಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಅನಿಲ ಅಣುಗಳ ಆಂತರಿಕ ಪರಿಮಾಣವು ಅತ್ಯಲ್ಪವಾಗಿದೆ;

2) ಅನಿಲ ಅಣುಗಳ ನಡುವೆ ಯಾವುದೇ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿಲ್ಲ;

3) ಪರಸ್ಪರ ಮತ್ತು ಹಡಗಿನ ಗೋಡೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಅನಿಲ ಅಣುಗಳ ಘರ್ಷಣೆಯು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕವಾಗಿದೆ.

ಅನಿಲದಲ್ಲಿನ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವನ್ನು ಅಂದಾಜು ಮಾಡೋಣ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ (ರೂಢಿ: р=1.03·10 5 Pa; t=0ºС) ಪ್ರತಿ ಘಟಕದ ಪರಿಮಾಣಕ್ಕೆ ಅಣುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ: . ನಂತರ ಪ್ರತಿ ಅಣುವಿನ ಸರಾಸರಿ ಪರಿಮಾಣ:

(ಮೀ 3).

ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಸರಾಸರಿ ಅಂತರ: m. ಅಣುವಿನ ಸರಾಸರಿ ವ್ಯಾಸ: d»3·10 -10 m. ಅಣುವಿನ ಆಂತರಿಕ ಆಯಾಮಗಳು ಅವುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ (10 ಬಾರಿ). ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಕಣಗಳು (ಅಣುಗಳು) ತುಂಬಾ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದು, ಅವುಗಳನ್ನು ವಸ್ತು ಬಿಂದುಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದು.

ಅನಿಲದಲ್ಲಿ, ಅಣುಗಳು ಬಹಳ ದೂರದಲ್ಲಿವೆ, ಅವುಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಶಕ್ತಿಗಳು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಶೂನ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು ಅನಿಲ ಅಣುಗಳ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯು ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು,ಆದ್ದರಿಂದ ಎರಡನೆಯದನ್ನು ನಿರ್ಲಕ್ಷಿಸಬಹುದು.

ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅಲ್ಪಾವಧಿಯ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಕ್ಷಣಗಳಲ್ಲಿ ( ಘರ್ಷಣೆಗಳು) ಪರಸ್ಪರ ಶಕ್ತಿಗಳು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿರಬಹುದು, ಇದು ಅಣುಗಳ ನಡುವೆ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಆವೇಗದ ವಿನಿಮಯಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಘರ್ಷಣೆಗಳು ಯಾಂತ್ರಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ, ಅದರ ಮೂಲಕ ಮ್ಯಾಕ್ರೋಸಿಸ್ಟಮ್ ಒಂದು ಶಕ್ತಿಯ ಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ಮತ್ತೊಂದು ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಪ್ರವೇಶಿಸಬಹುದು.

ಆದರ್ಶ ಅನಿಲ ಮಾದರಿಯನ್ನು ನೈಜ ಅನಿಲಗಳ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದು, ಏಕೆಂದರೆ ಸಾಮಾನ್ಯ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಹತ್ತಿರವಿರುವ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಆಮ್ಲಜನಕ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್, ಸಾರಜನಕ, ಇಂಗಾಲದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್, ನೀರಿನ ಆವಿ, ಹೀಲಿಯಂ), ಹಾಗೆಯೇ ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ, ಅವುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಆದರ್ಶ ಅನಿಲಕ್ಕೆ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿವೆ.

ಬಿಸಿಯಾದಾಗ, ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಿದಾಗ, ಆಕಾರದಲ್ಲಿ ಬದಲಾದಾಗ, ಅಂದರೆ ಯಾವುದೇ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ಬದಲಾದಾಗ ದೇಹದ ಸ್ಥಿತಿಯು ಬದಲಾಗಬಹುದು. ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸಮತೋಲನ ಮತ್ತು ಅಸಮತೋಲನ ಸ್ಥಿತಿಗಳಿವೆ. ಸಮತೋಲನ ಸ್ಥಿತಿಎಲ್ಲಾ ಸಿಸ್ಟಮ್ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ಕಾಲಾನಂತರದಲ್ಲಿ ಬದಲಾಗದ ಸ್ಥಿತಿಯಾಗಿದೆ (ಇಲ್ಲದಿದ್ದರೆ ಅದು ಅಸಮತೋಲನ ಸ್ಥಿತಿ), ಮತ್ತು ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವಿರುವ ಯಾವುದೇ ಶಕ್ತಿಗಳಿಲ್ಲ.

ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯ ಪ್ರಮುಖ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ದೇಹದ ಸಾಂದ್ರತೆ (ಅಥವಾ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ವಿಲೋಮ ಮೌಲ್ಯ - ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪರಿಮಾಣ), ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನ. ಸಾಂದ್ರತೆ (ಆರ್) ಒಂದು ಘಟಕದ ಪರಿಮಾಣಕ್ಕೆ ವಸ್ತುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ. ಒತ್ತಡ (ಆರ್- ದೇಹದ ಪ್ರತಿ ಯೂನಿಟ್ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣಕ್ಕೆ ಬಲವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಈ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ. ವ್ಯತ್ಯಾಸ ತಾಪಮಾನಗಳು (DT) - ಉಷ್ಣ ಸಮತೋಲನದ ಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ದೇಹಗಳ ವಿಚಲನದ ಅಳತೆ. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಮತ್ತು ಸಂಪೂರ್ಣ ತಾಪಮಾನವಿದೆ. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ತಾಪಮಾನ (ಟಿ) ಒಂದು ಭೌತಿಕ ವಾತಾವರಣದ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಕರಗುವ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯೊಂದಿಗೆ ಉಷ್ಣ ಸಮತೋಲನದ ಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ದೇಹಗಳ ವಿಚಲನದ ಅಳತೆಯಾಗಿದೆ. ಅಳವಡಿಸಿಕೊಂಡ ಅಳತೆಯ ಘಟಕ 1 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್(1 o C), ಇದು ವಾತಾವರಣದ ಒತ್ತಡದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಕರಗುವ ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯನ್ನು 0 o C ನಿಗದಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಅದೇ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಕುದಿಯುವ ನೀರನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ 100 o C ನಿಗದಿಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂಬ ಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಂಪೂರ್ಣ ಮತ್ತು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ತಾಪಮಾನದ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿದೆ, ಸಂಪೂರ್ಣ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಿಂದ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ - ಸಂಪೂರ್ಣ ಶೂನ್ಯ, ಇದು ಐಸ್ ಕರಗುವ ತಾಪಮಾನಕ್ಕಿಂತ 273.16 o ಗಿಂತ ಕೆಳಗಿರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ

ಆರ್= f(ವಿ, ಟಿ).

(6.2.2,b)

ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ (6.2.2,a) ನಂತಹ ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ನಿಯತಾಂಕಗಳನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸುವ ಯಾವುದೇ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮೀಕರಣ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಿಯತಾಂಕಗಳ ((6.2.2,a), (6.2.2,b)) ನಡುವಿನ ಅವಲಂಬನೆಯ ಕ್ರಿಯೆಯ ರೂಪವನ್ನು ಪ್ರತಿ ವಸ್ತುವಿಗೂ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ ಅಪರೂಪದ ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿನ ಅನಿಲಗಳಿಗೆ ಮತ್ತು ಅಂದಾಜು ರೂಪದಲ್ಲಿ, ಕೆಲವು ಸಂಕುಚಿತ ಅನಿಲಗಳಿಗೆ ಮಾತ್ರ ರಾಜ್ಯದ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ.